主动式非接触的探针卡专利检索-接触专利权专利检索查询-专利查询网

主动式非接触的探针卡

阅读：572发布：2020-11-30

专利汇可以提供主动式非接触的探针卡专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种主动式非接触的探针卡，包括一载体、一固定座、一压电材料层、一主动感应数组芯片、及一控制电路。固定座配置于载体上。压电材料层与固定座相连接。主动感应数组芯片相对于载体的位置由固定座的厚度与压电材料层的厚度所决定。控制电路用以提供一控制电压至压电材料层，来控制压电材料层的厚度，以调节主动感应数组芯片相对于载体的位置。，下面是主动式非接触的探针卡专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种主动式非接触的探针卡，包括：
一载体；
一固定座，配置于该载体上；
一压电材料层，与该固定座相连接；
一主动感应数组芯片，其相对于该载体的位置由该固定座的厚度与该压电材料层的厚度所决定；以及
一控制电路，用以提供一控制电压至该压电材料层，来控制该压电材料层的厚度，以调节该主动感应数组芯片相对于该载体的位置。
2.如权利要求1所述的探针卡，其中，该压电材料层配置于该固定座与该主动感应数组芯片之间。
3.如权利要求1所述的探针卡，其中，该压电材料层配置于该固定座与该载体之间。
4.如权利要求1所述的探针卡，更包括：
至少一接触式探针，配置于该固定座上。
5.如权利要求1所述的探针卡，其中，该主动感应数组芯片经由一晶圆条与该载体电性连接。
6.如权利要求5所述的探针卡，其中，该晶圆条的厚度实质上小于50微米。
7.如权利要求1所述的探针卡，其中，该主动感应数组芯片经由一薄膜与该载体电性连接。
8.如权利要求7所述的探针卡，其中，该薄膜包括一基底及一金属层，该主动感应数组芯片配置于该基底上，并经由该金属层与该载体电性连接。
9.如权利要求8所述的探针卡，其中，该基底的厚度实质上约为100微米，而该金属层的厚度实质上约为0.5微米。
10.如权利要求1所述的探针卡，其中，该主动感应数组芯片具有至少一探针电极，当该至少一探针电极与对应的一待测组件的至少一目标电极相对时，该主动感应数组芯片经由对应的该至少一目标电极与该至少一探针电极传送或接收该待测组件的至少一信号。
11.如权利要求1所述的探针卡，其中，该压电材料层的厚度实质上为10000微米。
12.如权利要求1所述的探针卡，其中，该压电材料层由具压电性质的材料所制造而成，该具压电性质的材料选自单晶、高分子、薄膜、陶瓷、及复合材料的至少其中之一所组成的群组。
13.一种主动式非接触的探针卡的测试方法，包括：
提供一主动式非接触的探针卡，具有一载体、一固定座、一压电材料层、及一主动感应数组芯片，该固定座配置于该载体上，该压电材料层与该固定座相连接，该主动感应数组芯片相对于该载体的位置由该固定座的厚度与该压电材料层的厚度所决定；
使一待测组件与该主动感应数组芯片相对；
量测该待测组件与该主动感应数组芯片之间的一距离；以及
根据该距离提供一控制电压至该压电材料层，来控制该压电材料层的厚度，以调节该主动感应数组芯片相对于该载体的位置，以改变该距离。
14.如权利要求15所述的探针卡的测试方法，其中，该主动感应数组芯片具有至少一探针电极，该待测组件具有至少一目标电极，该使该待测组件与该主动感应数组芯片相对的步骤包括：
使该至少一目标电极与该至少一探针电极相对。
15.如权利要求13所述的探针卡的测试方法，其中，该主动感应数组芯片具有数个探针电极，而于该量测的步骤中，该距离根据相邻两个探针电极所对应的电容值以测得。
16.如权利要求13所述的探针卡的测试方法，其中，该主动感应数组芯片具有至少一探针电极，而于该量测的步骤中，该距离根据该至少一探针电极及该待测组件的至少一目标电极所对应的电容值以测得。
17.如权利要求13所述的探针卡的测试方法，其中，该距离实质上小于15微米。

说明书全文

主动式非接触的探针卡

技术领域

[0001] 本发明是有关于一种探针卡，且特别是有关于一种主动式非接触的探针卡。

背景技术

[0002] 由于半导体技术的快速发展，使得集成电路(Integrated Circuit，IC)体积微型化、功能多元化以及处理速度、频率增加的要求得以实现。为达此要求，必须增加IC的输入/输出(I/O)接点以满足多功信号处理的需求。如此，使得I/O接点的配置朝向成高密度矩阵分布与非接触的电容耦合方式的信号传输，以降低芯片面积并得以提升处理速度。

[0003] 在进行晶圆级测试时，可使用非接触式的探针卡来进行测试。然而，在利用非接触式的探针卡对晶圆进行测试时，必需妥善地控制探针卡与晶圆之间的距离，使探针卡的电极与晶圆的对应的电极之间能以电容耦合的方式形成信号传输路径。于一传统作法中，使用马达来控制探针卡与晶圆之间的距离。然而，由于探针卡与晶圆之间的距离相当小，使用马达的作法无法精准地控制探针卡与晶圆之间的距离，无法达成非接触式所需的精准的相对电容大小的控制。甚且，这种作法很可能会使得探针卡碰撞(或过压)到晶圆而造成晶圆损坏。

[0004] 因此，为了维持非接触式信号准确的传输，同时避免破坏晶圆上集成电路，实为现今探针卡制造者所面临的一大考验。

发明内容

[0005] 本发明是有关于一种主动式非接触的探针卡，经由控制压电材料层的厚度来调节探针卡的主动感应数组芯片的位置，以精准地控制主动感应数组芯片与一待测组件之间的距离。此外，更能在探针卡与待测组件对位时，避免探针卡碰撞(或过压)到待测组件而造成损坏。

[0006] 根据本发明的一方面，提出一种主动式非接触的探针卡，包括一载体、一固定座、一压电材料层、一主动感应数组芯片、及一控制电路。固定座配置于载体上。压电材料层与固定座相连接。主动感应数组芯片相对于载体的位置由固定座的厚度与压电材料层的厚度所决定。控制电路用以提供一控制电压至压电材料层，来控制压电材料层的厚度，以调节主动感应数组芯片相对于载体的位置。

[0007] 根据本发明的另一方面，提出一种主动式非接触的探针卡的测试方法，包括下列步骤。首先，提供一主动式非接触的探针卡。此主动式非接触的探针卡具有一载体、一固定座、一压电材料层、及一主动感应数组芯片。固定座配置于载体上，压电材料层与固定座相连接，而主动感应数组芯片相对于载体的位置由固定座的厚度与压电材料层的厚度所决定。接着，使一待测组件与主动感应数组芯片相对。并且，进行量测待测组件与主动感应数组芯片之间的一距离。以及，根据距离提供一控制电压至压电材料层，来控制压电材料层的相对厚度，以调节主动感应数组芯片相对于载体的位置，以改变待测组件与主动感应数组芯片之间的相对距离。

[0008] 为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

[0009] 图1绘示依照本发明的第一实施例的主动式非接触的探针卡的结构示意图。

[0010] 图2绘示依照本发明一实施例的主动式非接触的探针卡的测试方法的流程图。

[0011] 图3绘示乃图1的主动式非接触的探针卡对位于待测组件的一例的示意图。

[0012] 图4绘示乃主动感应数组芯片的内部电路及其与待测组件的信号传输路径的一例的示意图。

[0013] 图5绘示控制电路的内部电路的一例的方块图。

[0014] 图6绘示乃图1的主动式非接触的探针卡对位于待测组件的另一例的示意图。

[0015] 图7绘示依照本发明的第二实施例的主动式非接触的探针卡的结构示意图。

[0016] 图8及9分别绘示乃图7的主动式非接触的探针卡对位于待测组件的一例的示意图。

[0017] 图10A绘示乃依据本发明第三实施例的探针卡的一例的俯视图。

[0018] 图10B为绘示乃图10A中沿着A-A’线段的剖面图。

[0019] 图11绘示依照本发明的第四实施例的主动式非接触的探针卡的结构示意图。

[0020] 图12绘示乃依据本发明第五实施例的图1的主动式非接触的探针卡对位于待测组件的另一例的示意图。

[0021] 主要组件符号说明

[0022] 100、300、500、1100：主动式非接触的探针卡

[0023] 110、510：载体

[0024] 120、120a、120b、520a～520d：固定座

[0025] 130、530a～530d：压电材料层

[0026] 140、540a～540d：主动感应数组芯片

[0027] 141、142：缓冲器

[0028] 143：放大器

[0029] 150、550a～550d：控制电路

[0030] 151：放大器单元

[0031] 152：控制法则单元

[0032] 153：电压转换单元

[0033] 154：驱动单元

[0034] 160、560a～560e：接触式探针

[0035] 171、571a～571d：晶圆条

[0036] 172：薄膜

[0037] 172a：基底

[0038] 172b：金属层

[0039] C1：电容

[0040] S1：信号

[0041] S210～S240：流程步骤

[0042] T、Ta～Td：厚度

[0043] TEs1～TEs3、TEd1：目标电极

[0044] PEs1～PEs3、PEd1～PEd2：探针电极

[0045] Va：电压调整值

[0046] Vc：控制电压

[0047] Vd：转换电压

具体实施方式

[0048] 一种主动式非接触的探针卡，包括一载体、一固定座、一压电材料层、一主动感应数组芯片、及一控制电路。固定座配置于载体上。压电材料层与固定座相连接。主动感应数组芯片相对于载体的位置由固定座的厚度与压电材料层的厚度所决定。控制电路用以提供一控制电压至压电材料层，来控制压电材料层的厚度，以调节主动感应数组芯片相对于载体的位置。兹提供多个实施例说明如下。

[0049] 第一实施例

[0050] 请参照图1，其绘示依照本发明的第一实施例的主动式非接触的探针卡的结构示意图。探针卡100包括一载体110、一固定座120、一压电材料层130、一主动感应数组芯片140、及一控制电路150。固定座120配置于载体110上。压电材料层130配置于固定座120与主动感应数组芯片140之间。主动感应数组芯片140配置于压电材料层130上。控制电路150用以提供一控制电压Vc至压电材料层130，来控制压电材料层130的厚度T，以调节主动感应数组芯片140相对于载体110的位置。

[0051] 压电材料层130例如是由具压电性质的材料所制造而成，此具压电性质的材料例如但不受限地可选自单晶、高分子、薄膜、陶瓷、及复合材料的至少其中之一所组成的群组。当控制电路150改变控制电压Vc时，压电材料层130的厚度T可被精准地调整，例如可达到微米(micro meter)与次微米(sub-micro meter)级的精致度的调整，故能精准地控制主动感应数组芯片140相对于载体110的位置。亦即主动感应数组芯片140于Z轴上的高度可被精准地调整，从而能使主动感应数组芯片140与一相对的待测组件DUT(device under test)(未绘示于图1)之间维持适当的距离。故知，本实施例可提高主动感应数组芯片140与待测组件DUT之间的距离控制的准确性。

[0052] 此外，请参照图2，其绘示依照本发明一实施例的主动式非接触的探针卡的测试方法的流程图。此测试方法例如但不受限地可适用于图1所绘示的探针卡100。此方法包括下列步骤。首先，于步骤S210中，提供一主动式非接触的探针卡，如探针卡100。接着，于步骤S220中，使一待测组件DUT与主动感应数组芯片140相对。然后，于步骤S230中，量测待测组件DUT与主动感应数组芯片140之间的一距离d。接着，于步骤S240中，根据距离d提供一控制电压Vc至压电材料层130，来控制压电材料层130的厚度T。控制电压Vc例如是由控制电路150所提供。如此，测试方法可调节主动感应数组芯片140相对于载体110的位置，以改变待测组件DUT与主动感应数组芯片140之间的距离d。

[0053] 于测试过程中，探针卡100的主动感应数组芯片140及待测组件DUT相对时，两者之间因电容耦合而形成一信号传输路径。探针卡100可经由此信号传输路径输出或接收至少一信号来测试待测组件DUT。由于探针卡与待测组件之间的距离可被精确地调整，然后稳定进行信号的发送，更可提高探针卡的测试准确性并避免探针卡撞击待测组件而使待测组件损坏。

[0054] 请参照图3，其绘示乃图1的主动式非接触的探针卡对位于待测组件DUT的一例的示意图。待测组件DUT例如是一芯片(die)或一晶圆(wafer)。于此例中，待测组件DUT具有至少一目标电极，如目标电极TEs1～TEs3。主动感应数组芯片140具有多个用以传输信号的至少一探针电极，如探针电极PEs1～PEs3。当至少一探针电极与对应的待测组件DUT的至少一目标电极相对时，主动感应数组芯片140可经由对应的至少一目标电极与至少一探针电极输出或接收待测组件DUT的至少一信号。经由探针电极PEs1～PEs3与目标电极TEs1～TEs3所输出或接收的信号，例如是测试用的数字信号。

[0055] 兹以探针电极PEs1与目标电极TEs1为例说明信号的传输方式。请同时请参照第3及4图，图4绘示乃主动感应数组芯片140的内部电路及其与待测组件DUT的信号传输路径的一例的示意图。将主动式非接触的探针卡100对位于待测组件DUT后，可使探针电极PEs1与对应的目标电极TEs1相对，此时，探针电极PEs1与目标电极TEs1可等效为如图4所示的一电容C1。主动感应数组芯片140可经由此电容C1传送或接收待测组件DUT的一信号S1。例如，信号S1可从输入端In输入至缓冲器141，而主动感应数组芯片140可经由电容C1传送信号S1至待测组件DUT。或者，信号S1可从待测组件DUT输出，而主动感应数组芯片140可经由电容C1接收信号S1，并经过放大器143及缓冲器142而从其的输出端Out输出。

[0056] 故知，电极PEs1与TEs1所形成的电容C1可作为主动感应数组芯片140与待测组件DUT之间的信号传输路径，例如是高频信号的传输路径。由于电容C1的阻抗值相关于探针卡100与待测组件DUT之间的距离d，故为了使探针卡100能经由电容C1来有效地传输信号，本实施例将距离d维持在适当且准确的大小范围之内，才能足以稳定发送信号的传输路径，其作法如下。

[0057] 请继续参照图3，主动感应数组芯片140另具有用以感测距离的两个相邻的探针电极PEd1～PEd2。由于两探针电极PEd1～PEd2所对应的电容值会与此距离d相关，所以，本实施例便可依据两探针电极PEd1～PEd2所对应的电容值，来得知距离d的大小。之后，本实施例可由控制电路150控制压电材料层130的厚度，来调整主动感应数组芯片140与待测组件DUT的距离d。

[0058] 于一实施例中，控制电路150可根据此两探针电极PEd1～PEd2所对应的电容值，以产生控制电压Vc至压电材料层130，来控制压电材料层130的厚度T。如此，当探针电极PEd1～PEd2所对应的电容值太小时，表示距离d太远，则控制电路150会产生能使压电材料层130的厚度T增加的控制电压Vc，来缩短距离d。相仿地，当探针电极PEd1～PEd2所对应的电容值太大时，表示距离d太近，则控制电路150会产生能使压电材料层130的厚度T减少的控制电压Vc，来拉长距离d。如此，将可使探测卡100与待测组件DUT维持适当的距离d，故能避免使主动感应数组芯片140碰撞(或过压)到待测组件DUT而造成损坏。而且，亦可使探针电极与对应的目标电极之间的等效电容值够大，以使所对应的阻抗值够小以利信号的传输。

[0059] 控制电路150产生控制电压Vc的方式例如可实施如下。请参照图5，其绘示控制电路150的内部电路的一例的方块图。控制电路150接收两探针电极PEd1～PEd2的电容值所转换的一信号Sd。此信号Sd是相关于上述的距离d。此信号Sd经过一放大器单元151放大，再由一控制法则单元152来转换为对应的电压调整值Va。控制法则单元152例如是基于压电材料层130的压电磁滞现象，即压电材料层130的形变与电压的关系，来产生电压调整值Va。之后，一电压转换单元153依据电压调整值Va产生一转换电压Vd，其例如为直流电压。之后，再由驱动电路154依据转换电压Vd来产生控制电压Vc至压电材料层130。

[0060] 此外，于图3所示的例中，主动感应数组芯片140是经由一晶圆条171与载体110电性连接。而载体110则例如是一电路板。晶圆条171与主动感应数组芯片140例如是一体的。晶圆条171与主动感应数组芯片140两者例如是设置于同一片晶圆上。晶圆条171例如是经由将晶圆磨薄后得到，磨薄的晶圆是略具有可挠性。此种作法可以让主动感应数组芯片140实质上维持水平，且晶圆条171的位置不会高于主动感应数组芯片
140的探针电极的顶面。如此，可避免使晶圆条171碰撞(或过压)到待测组件而造成损坏。

[0061] 请参照图6，其绘示乃图1的主动式非接触的探针卡对位于待测组件DUT的另一例的示意图。与图3所示的例不同的是，此例的主动感应数组芯片140经由一薄膜172与载体110电性连接。薄膜172例如包括一基底172a及一金属层172b。主动感应数组芯片140配置于基底172a上，并经由金属层172b与载体110电性连接。于实作中，薄膜172的金属层172b的厚度f可设计成够薄而不会影响到主动感应数组芯片140的操作。薄膜172的金属层172b例如配置于主动感应数组芯片140的上面，但本实施例并不限于此。举例来说，若距离d为微米的等级，则薄膜172的金属层172b的厚度f亦可设计成次微米等级的厚度，并且小于距离d，以避免使薄膜172碰撞(或过压)到待测组件而造成损坏。另外，本例以薄膜172代替晶圆条171的作法还能更进一步地降低成本。

[0062] 于一范例性的实作例子中，待测组件DUT与主动感应数组芯片140之间的距离d例如约小于15微米。压电材料层的厚度例如约为10000微米。若探针卡使用晶圆条171，则晶圆条171的厚度例如约小于50微米。或者，若探针卡使用薄膜172，则基底
172a的厚度例如约为100微米，而金属层172b的厚度f例如约为0.5微米。此处所详列的实际数值仅用以说明本发明之用，本发明应不限于此。

[0063] 于第一实施例中，是经由控制压电材料层的厚度来调节探针卡的主动感应数组芯片的位置，故能精准地控制主动感应数组芯片与待测组件之间的距离。如此，便能在探针卡与待测组件对位时，避免使探针卡碰撞(或过压)到待测组件而造成损坏。

[0064] 第二实施例

[0065] 请参照图7，其绘示依照本发明的第二实施例的主动式非接触的探针卡的结构示意图。与第一实施例不同之处在于，固定座120可分为两个部分，即固定座120a及120b。而本实施例的探针卡300更包括配置于固定座120b上的至少一接触式探针160，而探针卡300经由此接触式探针160提供电源至待测组件DUT。相仿于第一实施例的是，当探针卡300与待测组件DUT对位时，便能于主动感应数组芯片140及待测组件DUT之间形成一信号传输路径，以使探针卡300能以电容耦合的方式传送或接收至少一信号来测试待测组件DUT的功能。

[0066] 请参照图8及9，其分别绘示乃图7的主动式非接触的探针卡对位于待测组件DUT的一例的示意图。于图8及9所示之例中，主动感应数组芯片140分别经由晶圆条171及薄膜172而与载体110电性连接。

[0067] 于实作中，接触式探针160通常会随着使用次数增多而逐渐磨损，导致其长度减短。于此情况下，本实施例在可经由控制压电材料层130的厚度T，来补偿主动感应数组芯片140及待测组件DUT之间的距离。换言之，当变短的接触式探针160接触待测组件DUT，而使得主动感应数组芯片140及待测组件DUT的距离d变近时，本实施例可经由控制压电材料层130的厚度T来使主动感应数组芯片140及待测组件DUT之间维持适当的距离d。如此，便能在探针卡与待测组件对位时，避免使探针卡碰撞(或过压)到待测组件而造成损坏。

[0068] 第三实施例

[0069] 请同时参照图10A及10B。图10A绘示乃依据本发明第三实施例的探针卡的一例的俯视图。图10B为绘示乃图10A中沿着A-A’线段的剖面图。于此实施例中，探针卡500例如具有五组接触式探针560a～560e，及四个用以与待测组件进行信号传输的主动感应数组芯片540a～540d。再者，本实施例以晶圆条571a～571d为例所绘示，然以薄膜或其它方式作为主动感应数组芯片540a～540d与载体510之间的连接手段亦可实施于本实施例中。

[0070] 第四实施例

[0071] 请参照图11，其绘示依照本发明的第四实施例的主动式非接触的探针卡的结构示意图。与第一实施例不同的是，探针卡1100的压电材料层130配置于固定座120与载体110之间，而主动感应数组芯片140则是配置于固定座120上。

[0072] 与第一实施例相仿的是，控制电路150用以提供一控制电压Vc至压电材料层130，来控制压电材料层130的厚度T，以调节主动感应数组芯片140相对于载体110的位置。其作法应可从前述实施例所推知，故不于此重述。

[0073] 第五实施例

[0074] 请参照图12，其绘示乃依据本发明第五实施例的图1的主动式非接触的探针卡对位于待测组件DUT的另一例的示意图。与第一实施例不同的是，于此例中，待测组件DUT具有用于感测距离的至少另一目标电极，如目标电极TEd1。由于探针电极PEd1及目标电极TEd1所对应的电容值会与此距离d相关，所以，本实施例便可依据探针电极PEd1及目标电极TEd1所对应的电容值，来得知距离d的大小。

[0075] 之后，本实施例可于探针电极PEd1及目标电极TEd1相对时，由控制电路150根据探针电极PEd1及目标电极TEd1所对应的电容值，以产生控制电压Vc至压电材料层130，来控制压电材料层130的厚度T。此作法应可从上述实施例推知，故不于此重述。

[0076] 上述所揭露的实施例提供多种探针卡的范例性的实施态样，然本发明亦不限于此。主动感应数组芯片与接触式探针的架构方式应可视不同的需求而设计。再者，图2所示的此测试方法除了适用于图1所绘示的探针卡100外，亦可适用于上述实施例所揭露的各种探针卡。

[0077] 本发明上述实施例所揭露的主动式非接触的探针卡，是经由控制压电材料层的厚度来控制探针卡的主动感应数组芯片的位置，故能精准地控制主动感应数组芯片与待测组件之间的距离。如此，便能在探针卡与待测组件对位时，避免使探针卡碰撞(或过压)到待测组件而造成损坏。如此，本实施例的探针卡将可提高产品的良率，并增加生产的可靠度。

[0078] 综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

标题	发布/更新时间	阅读量
电接触件	2020-05-13	435
磁接触器	2020-05-13	186
用于手纹和指纹的无接触识别的系统	2020-05-12	688
接触线及承力索终端锚固线夹	2020-05-12	571
一种电磁式节能防晃动交流接触器	2020-05-12	539
一种立式交流接触器	2020-05-11	323
电接触器	2020-05-13	904
接触元件	2020-05-13	437
流体密封的接触穿通件	2020-05-11	582
流体密封的接触穿通件	2020-05-11	813

主动式非接触的探针卡

主动式非接触的探针卡

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：